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飛行員駕駛著飛機(jī)在天空翱翔，他們是通過怎樣的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)了“藍(lán)天夢”？宇宙飛船在天際與空間站精準(zhǔn)對接，是什么確保分毫不差？

海軍在波濤洶涌的海面上有條不紊的戰(zhàn)斗，他們又是如何做到這樣的訓(xùn)練有素？以上這些問題的答案，都與同一個(gè)設(shè)備有關(guān)——六自由度平臺（Stewart Platform）

什么是六自由度平臺？

六自由度平臺其實(shí)就是一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺，由上平臺、下平臺、六個(gè)電動(dòng)缸以及鉸接機(jī)構(gòu)組成。本質(zhì)上講，六自由度平臺是并聯(lián)機(jī)器人（Parallel Mechanism）的一種。1965 年，德國Stewart 發(fā)明了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并將其作為飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員。1978年澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授Hunt提出將并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于機(jī)器人手臂。并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：

與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；

承載能力大；

微動(dòng)精度高；

運(yùn)動(dòng)負(fù)荷?。?/p>

在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)卻恰恰相反，正解困難，反解卻非常容易。

機(jī)器人在線實(shí)時(shí)計(jì)算需要計(jì)算反解，因此并聯(lián)式非常適合。將六自由度平臺的下平臺固定在基座上，通過對六個(gè)點(diǎn)動(dòng)缸進(jìn)行嚴(yán)格的同步插補(bǔ)控制，使其按照指定方式伸縮，完成平臺在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運(yùn)動(dòng)，從而模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

針對六自由度平臺的3大利器

針對六自由度平臺，皮爾磁提供標(biāo)準(zhǔn)的正解、逆解功能塊，調(diào)用十分方便，用戶只需要提供基本的平臺尺寸參數(shù)，就可以解算運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)平臺的位置和姿態(tài)控制。

皮爾磁在六自由度平臺上有著豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。Primo系列控制器可實(shí)現(xiàn)六個(gè)電動(dòng)缸的插補(bǔ)控制。控制器經(jīng)過空間運(yùn)動(dòng)模型變換，反解運(yùn)算，補(bǔ)償運(yùn)算，得出六只電動(dòng)缸的伸長量，再通過EtherCAT總線傳遞給驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)缸按照指令伸縮，平臺運(yùn)行到指定姿態(tài)。安裝在電動(dòng)機(jī)上的編碼器實(shí)時(shí)檢測出電動(dòng)機(jī)的速度，位置信息并發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器，構(gòu)成電動(dòng)缸的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)精確地控制各電動(dòng)缸的伸長量，同時(shí)信息傳輸給控制器并通過正解運(yùn)算，計(jì)算出平臺實(shí)時(shí)姿態(tài)，并進(jìn)行反饋調(diào)整，可輕易達(dá)到0.01mm的定位精度，適用于運(yùn)動(dòng)模擬及精密測試等多種應(yīng)用場景。

AC5系列電機(jī)具有低慣量，大扭矩的特點(diǎn)，可使平臺具備極快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。Protego D驅(qū)動(dòng)器良好的帶寬特性及震動(dòng)抑制功能，可將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性發(fā)揮到極致。除了基本的運(yùn)動(dòng)控制之外，皮爾磁針對六自由度平臺的控制方案中還可借助獨(dú)有的安全卡，實(shí)現(xiàn)SS1（安全停車）及SBT（安全剎車檢測）功能，確保設(shè)備及操作人員的安全。

2019工博會皮爾磁展示的六自由度賽車游戲平臺

如果想要實(shí)現(xiàn)六自由度平臺與上位機(jī)的通訊，皮爾磁的Primo系列運(yùn)動(dòng)控制器還支持Tcp/IP、Modbus/Tcp、UDP等通訊形式，這些標(biāo)準(zhǔn)的通訊模塊使得二次開發(fā)簡單易行。